Facultad de Ingeniería FISICA I AÑO 2024 Universidad Nacional de Jujuy – U.N.Ju TRABAJO PRÁCTICO Nº 4: Dinámica de la partícula A – PROBLEMAS PARA RESOLVER EN CLASE TEÓRICO – PRÁCTICA Ejercicio 1: Cuestión de fuerza Responda a las siguientes preguntas y justifique su respuesta. a) Si un cuerpo se mueve sobre una trayectoria rectilínea disminuyendo su velocidad, ¿hay fuerzas actuando sobre él? En caso afirmativo, ¿qué dirección y sentido tiene esta fuerza? b) Si se reduce súbitamente a cero la fuerza neta que actúa sobre un objeto, ¿el objeto se detiene bruscamente? c) Si un cuerpo se mueve con rapidez constante sobre una trayectoria curvilínea, ¿puede concluirse que no actúa ninguna fuerza sobre él? Ejercicio 2: Pares de interacción Para cada uno de los sistemas sin rozamiento que se muestran a continuación, ubique las fuerzas que actúan sobre cada uno de los cuerpos. En el caso b) especifique cuáles son sus pares de interacción. a) b) Ejercicio 3: El ascensor sube Un cuerpo de masa 𝑚 se encuentra apoyado en el piso de un ascensor que se mueve hacia arriba incrementando su rapidez uniformemente. Encontrar la fuerza normal entre el cuerpo y el piso del ascensor desde un SRI y desde un SRNI B - PROBLEMAS PARA LA CLASE DE SEMINARIO 1. Fuerzas sobre un cuerpo. Tres fuerzas que actúan sobre un cuerpo están dadas por 𝐹⃗1 = (−3𝒊 + 2𝒋)N, 𝐹⃗2 = (5𝒊 − 12𝒋)N 𝐹⃗3 = −37𝒊 N. El cuerpo experimenta una aceleración de magnitud 3,75 m/s2. Calcule a) La dirección de la aceleración. b) La masa del objeto. c) La cuarta fuerza 𝐹⃗4 , que se tiene que aplicar al cuerpo para que se mueva con velocidad constante. 2. Cuerpos vinculados. Tres bloques de masas 𝑚1 =20,0 kg, 𝑚2 =15,0 kg y 𝑚3 =8,0 kg, están unidos con cuerdas tensas ideales y sujetos verticalmente. Si sobre el primer bloque actúa una fuerza vertical hacia arriba de 620 N. Calcular: a) La aceleración del sistema. b) La intensidad de las fuerzas que actúan en cada cuerda. 3. Auto remolcado. Un automóvil de 1300 kg está siendo remolcado por un plano inclinado de 15º, por medio de un cable sujeto a la parte trasera de un camión-grúa. El cable forma un ángulo de 27º con el plano inclinado. a) Realice el DCL del automóvil. b) Calcule el módulo de la aceleración del automóvil. c) Determine la mayor distancia que el automóvil puede ser arrastrado en los primeros 5s después de arrancar desde el reposo, considerando que el cable tiene una resistencia a la rotura de 4,2 kN. Despreciar todas las fuerzas resistivas sobre el automóvil. 4. Sobrecarga en la Máquina de Atwood. En el laboratorio de Física los estudiantes armaron el dispositivo (máquina de Atwood) de modo que, al colocar dos cuerpos de 200 g en cada uno de los extremos de la cuerda, se encuentran en reposo a la misma altura. Se les pide que calculen a) La sobrecarga que hay que agregar en uno de los extremos para que se desnivelen 160 cm en 2s. b) El valor de la tensión de la cuerda. 1 Facultad de Ingeniería FISICA I AÑO 2024 Universidad Nacional de Jujuy – U.N.Ju 5. Bloques entre poleas. Calcular la magnitud de la aceleración de los cuerpos de la figura a) y b) y el valor de la tensión en la cuerda. Suponiendo que no hay rozamiento y las masas de la cuerda y la polea despreciables. 𝑚1 = 60𝑔, 𝑚2 =100 g y 𝐹 =1,2 x 105 dinas 6. Empujando bloques. Un hombre aplica una fuerza F, constante y horizontal sobre el bloque A, que empuja al bloque B con una fuerza de 25 N, ambos bloques están en contacto sobre una superficie sin fricción. Al aplicar la misma fuerza F al bloque B este ejerce una fuerza de 12 N sobre el bloque A, Si los dos bloques juntos tienen una masa de 10 kg. Calcular: a) La aceleración de los bloques. b) La intensidad de la fuerza F. c) La fuerza neta que actúa sobre cada bloque. 7. Plano de doble inclinación. Se tienen dos cuerpos de masa 𝑚1 =10,0 kg y 𝑚2 = 20,0 kg situados a ambos lados de un doble plano inclinado y unidos por una cuerda inextensible como muestra la figura: a) ¿En qué dirección se moverá el sistema bajo esas condiciones y cuál es su aceleración? b) Si se corta la cuerda determinar qué cuerpo experimenta mayor aceleración. Las superficies de contacto son lisas, la polea y la cuerda tienen masa despreciable. 8. Peso aparente en el ascensor. Una persona de 70 kg se coloca sobre una balanza ubicada dentro de un ascensor. Determinar la lectura de la misma en cada uno de los siguientes casos: a) El ascensor arranca moviéndose hacia arriba con aceleración de 1,0 m/s 2. b) El ascensor continúa subiendo a una velocidad constante de 4,0 m/s. c) El ascensor frena con aceleración de 2,0 m/s2. d) El ascensor está detenido. e) Se corta la cuerda que sostiene el ascensor y cae libremente. 9. Bloque lanzado sobre plano inclinado. Desde la base de un plano inclinado y liso, que forma un ángulo de 30º con la horizontal, se lanza un bloque de masa 500 g, con una velocidad de 15,0 m/s. a) Realice el diagrama de cuerpo libre para el bloque. b) Determine la aceleración del bloque. c) Calcule la fuerza que la superficie ejerce sobre el bloque. d) Hasta qué altura del plano inclinado sube el bloque antes de detenerse. 10. Un pasajero en el ascensor. Un ascensor pesa 800 kgf. El ascensor inicialmente desciende a una velocidad de 5 m/s. a) Determinar la tensión del cable cuando es detenido con una desaceleración constante, en un recorrido de 12,50 m. b) Si en el ascensor hay un pasajero de 80 kg, determinar la fuerza que sus pies ejercerán sobre el piso, cuando aquel va frenando. 11. Tres bloques desplazándose. Dos bloques A y B de masa 3,0 kg y 1,5 kg respectivamente están en contacto sobre un plano inclinado liso, el bloque A esta unido mediante una cuerda a través de una polea al bloque C de 5,0 kg, como se muestra en la figura. Determine los valores de: a) la aceleración de las masas. b) La tensión de la cuerda. c) La fuerza de contacto entre los bloques. 2 Facultad de Ingeniería FISICA I AÑO 2024 Universidad Nacional de Jujuy – U.N.Ju 12. Subiendo en la plataforma. Un hombre se eleva en una plataforma aplicando una fuerza vertical a la cuerda que tiene en las manos, como se muestra en la figura. Si la masa total del hombre y la plataforma es de 140 kg y se desprecia la masa de la cuerda, de la polea y el rozamiento en esta última. Calcular la fuerza que debe ejercer el hombre para subir: a) Con velocidad constante. b) Con una aceleración de 0,50 m/s2. C – CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN PARA RESOLVER EN EL AULA VIRTUAL 1. Algunas veces se hace referencia a la primera ley de Newton como la ley de inercia. Una medida de la inercia de un objeto se obtiene por su: a) tamaño b) velocidad c) forma d) masa. 2. Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta, referidas a la 1ra Ley de Newton: a) Un cuerpo no puede desplazarse sin que una fuerza actúe sobre él. b) Toda variación de la velocidad de un cuerpo exige la existencia de una fuerza aplicada sobre el mismo. c) Si el módulo de la velocidad permanece constante, no se ejerce ninguna fuerza sobre el cuerpo. d) Si no existe una fuerza aplicada sobre un cuerpo en movimiento, éste se detiene. 3. La segunda ley de Newton relaciona la aceleración de un objeto sobre el que actúa una fuerza neta que es: a) inversamente proporcional a su masa, b) cero, c) directamente proporcional a su masa, d) independiente de su masa. 4. La unidad de fuerza Newton es equivalente a: a) kg-m/s; b) kg-m/s2; c) kg-m2/s; d) ninguno de éstos 5. Una fuerza del par de fuerzas acción--reacción: a) nunca produce una aceleración, b) siempre es mayor que la otra, c) puede o no producir un cambio en la velocidad, d) ninguno de éstos. 6. En ausencia de una fuerza neta, un objeto estará siempre: a) en reposo, b) en movimiento con velocidad constante, c) acelerado, d) ninguno de éstos 3 Facultad de Ingeniería FISICA I AÑO 2024 Universidad Nacional de Jujuy – U.N.Ju 7. Una masa de 20 kg deberá elevarse verticalmente con aceleración de 2m/s2 , utilizando una cuerda. Para lograr eso, deberá ejercerse una tensión hacia arriba: a) Igual al peso de esa masa. Es decir, T=196 N. b) Mayor que 196 N, pero menor que 230N. c) Mayor o igual que 230 N, pero menor que 250 N. d) Mayor o igual que 250 N. 8. Una persona que tiene un peso de 1200N está haciendo régimen para bajar de peso y decide pesarse colocando una balanza hogareña encima de un ascensor. ¿Cómo tendrá que moverse el ascensor para que la persona “pese” menos?: a) Subir con una velocidad constante de 20km/h. b) Subir con una aceleración de 2m/s2. c) Bajar a una velocidad constante 20m/s. d) Bajar aceleradamente a razón de 2m/s2 . e) Bajar frenando con una aceleración de 2m/s2. 9. Si se retira el bloque de masa m del sistema, sabiendo que no existe rozamiento entre la mesa y el bloque la aceleración a) Aumenta un 25%. b) Aumenta en un 20%. c) No varía. d) disminuye en un 20%. e) Disminuye en un 25%.. 10. En una superficie horizontal sin roce se apoyan 3 bloques, de masa m cada uno, unidos con cuerdas tensas ideales. Al bloque 3 se le aplica a fuerza horizontal de módulo F. La magnitud de la aceleración del bloque 1 es: a) b) c) d) e) F/ (3 m) F/m 2 F /3m Cero Menor que la aceleración del bloque 3 11. En un aeropuerto, el equipaje del avión es descargado con tres carros de carga, unidos mediante un conjunto de barras de masa despreciable. La aceleración del sistema es de 0,17 m/s2 y la fricción es despreciable. Si se toman 42 kg de equipaje del carro 2 y son colocados en el carro 1. ¿Cuánto podría cambiar la tensión de cada una de las barras A, B, y C? a) La tensión TA y TB se mantienen y TC aumenta 5,2 N. b) La tensión TB y TC se mantienen y TA aumenta 3,9 N. c) La tensión TA y TC se mantienen y TB disminuye 7,1 N. d) La tensión TA se mantiene, TC aumenta 3,5N y TB disminuye 3,1 N. e) No hay cambios en ninguna de las tensiones. 𝐵𝑎𝑟𝑟𝑎 𝐶 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑜 3 𝐵𝑎𝑟𝑟𝑎 𝐵 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑜 2 𝐵𝑎𝑟𝑟𝑎 𝐴 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑜 1 4
